AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA			Imię i Nazwisko : Piotr Bielaska Marcin Ibragimow Michał Zemła Mariusz Hudyga Paweł Koksa
LABORATORIUM APARATÓW I ROZDZIELNI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Rok akademicki: 2002/2003		Rok studiów: III			Moduł: A
Kierunek: ELEKTROTECHNIKA					Grupa: 2 Laboratoryjna: E
Temat: Badanie przekładników prądowych					Nr ćwiczenia: 5, 6
Data wykonania: 13.05.2003			Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi właściwościami przekładników prądowych stosowanych w elektroenergetyce, z podstawowymi rodzajami połączeń i z metodami ich sprawdzania.

2. Program Ćwiczenia

Dane znamionowe badanych urządzeń:

Badany przekładnik:

TAB[01] - Dane znamionowe badanego przekładnika

I1n/I2n	S2n	n	Un	Ith	Idyn	Up	U1,2/50μs	f	klasa
[A]/[A]	[VA]	[-]	[kV]	·I1n	·I1n	[kV]	[kV]	[Hz]	[-]
10/5	30	<10	10	100	480	45	75	50	1

Impedancja obciążenia znamionowego:

U_2n= S_2n/I_2n = 6 [V]

Z_n = U_2n/I_2n = 1,2 [Ω]

Przekładnik wzorcowy JL - 4 NF1530:

U₁/U₂ = 0,5 [kV] / 3 [kV]

f = 50 [Hz]

klasa 0,2 [-]

3. Sprawdzanie błędu całkowitego.

Pomiar rozpoczęliśmy od zmontowania układu pokazanego na RYS[01].

RYS[01] - Schemat układu do sprawdzania błędu całkowitego.

Warunkiem poprawnego dobrania przekładników wzorcowych (PW1 i PW2) jest, aby ich przekładnie spełniały warunek:

K_nW1 = K_nW2·K_nWB,

i powinny mieć pomijalnie małe wartości błędu całkowitego (minimalne wartości tych błędów występują, gdy przekładniki pracują przy znamionowych prądach pierwotnych lub w zbliżonych do nich wartości).

Błąd całkowity, po spełnieniu powyższych warunków, można obliczyć ze wzoru:

gdzie:

ΔI_s - wartość skuteczna prądu płynącego przez miliamperomierz

I_s - wartość skuteczna prądu płynącego przez amperomierz

W naszym przypadku wartości przekładni wynosiły

K_nW1 = 10

K_nW2 = 5

K_nWB = 2

Warunek

K_nW1 = K_nW2·K_nWB,

jest spełniony bo 10=5·2

Jak wynika z RYS[01] prąd płynący przez impedancję obciążenia jest równy:

I_PB = (I_s·K_nW1)/K_nWPB = (1·10)/2 = 5 [A]

Impedancja obciążenia jest więc stosunkiem prądu I_PB i napięcia wskazywanego przez woltomierz.

TAB[02] - Wyniki pomiaru błędu całkowitego przekładnika

Lp.	Is	Ip	Ug	Zo	Is	s
		[A]	[A]	[V]	[]	[mA]	[%]
1	1	10	0,60	0,12	5	0,5
2	1	10	1,50	0,30	6	0,6
3	1	10	19,30	3,86	24	2,4
4	1	10	8,47	1,69	6	0,6
5	1	10	23,64	4,73	92	9,2

RYS[02] - Wykres błędu całkowitego w funkcji obciążenia.

4. Sprawdzenie błędu prądowego.

Podczas tego rodzaju pomiaru wymaga się, aby mierniki miały klasę nie mniejszą niż 0,2 a zastosowany przekładnik wzorcowy musi mieć pomijalnie małe uchyby. Na podstawie pomiaru napięcia przy cosφ = 1 ustaliliśmy obciążenie.

Pomiar przeprowadziliśmy przy natężeniu prądu wynoszącym 100% obciążenia znamionowego.

Błąd prądowy obliczaliśmy ze wzoru:

gdzie:

Ip = I_sw·k_w = 2,0125·5 = 10,0625 [A]

TAB[03] - Wyniki pomiaru błędu prądowego przekładnika

Zo	Ip	Isw	Isb	I
[]	[A]	[A]	[A]	[%]
1,2	5	2,0125	5	0,62

5. Sprawdzenie oznaczenia zacisków.

Aby przekładnik działał prawidłowo, między innymi, należy dobrze określić oznaczenie jego zacisków. Ich sprawdzenie wykonaliśmy dwoma sposobami. Schematy połączeń przedstawione są na RYS[03].

RYS[03] - Schemat układu do sprawdzania oznaczeń zacisków przekładnika.

a) metoda miliwoltomierza prądu stałego - przy zamykaniu i otwieraniu miernik wychylał się w prawo lub lewo zależnie od położenia zacisków,

b) metoda przekładnika wzorcowego PW o znanej biegunowości - prawidłowe połączenie (zacisk S1 przekładnika PB jest połączony z zaciskiem S2 przekładnika PW) zacisków objawiało się wskazaniem przez amperomierz A₂ wartości bliskiej zeru. W przeciwnym wypadku amperomierze A₂ i A₁ pokazywały zbliżone do siebie wartości. Wynika to z faktu, że przy prawidłowej kolejności zacisków prądy przepływające przez amperomierz A₂ w przeciwnych kierunkach zerują się. Odwrotne połączenie powoduje przepłynięcie tych prądów tym samym kierunku, co objawia się ich sumowaniem i wskazaniem tej wartości przez amperomierz A₂.

Zaciski połączone prawidłowo:

A₁ = 4 [A]

A₂ = 0 [A]

Zaciski połączone odwrotnie:

A₁ = 4 [A]

A₂ = 4 [A]

6. Badanie układu krzyżowego.

Dane znamionowe przekładnika:

TAB[04] - Dane znamionowe badanego przekładnika trójfazowego połączonego w układzie krzyżowym

I1n/I2n	S2n	f	klasa
[A]/[A]	[VA]	[Hz]	[-]
20/5	15	50-60	0,5

Do zalety takiego układu należy głównie mały jego koszt wynikający z jego prostej budowy. Brak reakcji na zwarcie jednofazowe do ziemi i zależność prądu płynącego przez przyrząd od rodzaju zwarcia (a nawet od tego, które fazy zostały zwarte) należy zaliczyć do wad przekładników w układzie krzyżowym. Właściwość tę charakteryzuje współczynnik schematowi k_s.

Rys[04] - Schemat układu do badania połączenia krzyżowego.

Wyniki pomiarów przedstawiono w TAB[05].

TAB[05] - Wyniki pomiarów badania układu krzyżowego

Przypadek	I4	I5	I6	I7	U1	U2	U3	ks	Z0'	Z0"
		[A]	[A]	[A]	[A]	[V]	[V]	[V]	[-]	[]	[]
wszystkie fazy zwarte	39	38,5	39	30	< 5	< 5	< 5	0,769	< 0,128	< 0,128
rozwarta faza L1	0	36	38	18	< 5	< 5	< 5	0,474	∞	< 0,132
rozwarta faza L2	31	0	32	28	< 5	< 5	< 5	0,875	< 0,161	< 0,156
rozwarta faza L3	30	32	0	15	< 5	< 5	< 5	0,500	< 0,167	∞
zwiększone obciążenie
wszystkie fazy zwarte	40	39	40	31	7	< 5	7	0,775	0,175	0,175
rozwarta faza L1	0	36	42	20	< 5	< 5	< 5	0,476	∞	< 0,119
rozwarta faza L2	34	0	37	30	7	< 5	7	0,811	0,206	0,189
rozwarta faza L3	39	31	0	19	5	< 5	< 5	0,487	< 0,128	∞

Współczynnik schematowy k_s oraz impedancję Z₀, która jest stosunkiem napięcia na zaciskach wtórnych przekładnika do prądu płynącego po stronie wtórnej obliczono ze wzorów:

k_s = I₇/I₆ = I₄)

Z₀' = U₁/I₄

Z₀'' = U₃/I₆

Jak widać współczynnik schematowy nie jest do końca zbliżony do teoretycznej wartości tego współczynnika wynoszącej:

√3 dla zwarcia trójfazowego

1 dla zwarcia dwufazowego L1-L2, L2-L3

2 dla zwarcia dwufazowego L1-L3

Różnice pomiędzy Z₀' i Z₀” wynikać mogą z niedokładności przyrządów i strat w przewodach.

7. Wnioski:

Dotyczące sprawdzenia oznaczenia zacisków.

• Obie metody sprawdzania zacisków są dobre, w zależności czy mamy dostęp do źródła i miernika prądu stałego czy do przekładnika wzorcowego możemy zastosować 1 metodę albo drugą

Dotyczące sprawdzenia błędu prądowego.

• Przekładnik spełnia wymagania, ponieważ błąd jest poniżej 1%

(wynosi 0,74 %)

Dotyczące sprawdzenia błędu całkowitego.

• Błąd całkowity rośnie wraz ze wzrostem impedancji Z₀.

• Dla obciążenia znamionowego jest on równy ok. 0,6 - 0,7 %

Dotyczące badania układu krzyżowego

• Z przeprowadzonych przez nas pomiarów i obliczeń wartość współczynnika schematowego ks jest różna od wartości teoretycznej

APARATY I ROZDZIELNIE ELEKTRYCZNE

Strona 1 z 6

---